废弃物在化学实验中的应用

豆莹

摘 要：实验探究是学习化学最重要的一种方法，但是课堂上如果安排大量的实验，尤其是分组实验，一方面受时间的限制，有些实验是要几组实验进行对比分析，有些是反应速率慢，若在短短的四十分钟进行，往往是匆匆结束，走马观花，效果不是很好；另一方面分组实验需要大量的实验仪器和实验药品，学校实验室建设成本也会增大。试想如果每个学生或几个学生能有一个用生活废弃物装备起来的实验箱，这样化学实验在课堂或是课外，实验室或是教室或是家里都能进行，时间和空间上不受限制，既节约了实验成本，又提高了学习化学的兴趣。

为此，笔者在课堂上有意识的利用生活中的一些废弃物来进行实验演示或是分组试验，现将废弃物在实验中应用的有关尝试方案举例如下。

一、NH3的喷泉实验

实验仪器：注射器 矿泉水瓶 输液瓶 筷子 小发夹 饮料管

实验药品：碱石灰 浓氨水 水 酚酞 红色石蕊试纸

实验过程：

1.如图所示，矿泉水瓶中装满水（滴加3-5滴酚酞），输液瓶洗净干燥确保无水，胶塞上打眼，使饮料管刚好插入，饮料管要足够长（可以两支对接），下端用小发夹夹住。把筷子两头分别粘在输液管和矿泉水瓶上，以起支撑作用。在输液瓶瓶口内侧处贴一片润湿的红色石蕊试纸。

2.注射器中事先装入一定量的碱石灰，再吸入适量的浓氨水，迅速插入输液瓶中（输液瓶事先洗涤、干燥，确保无水）。

3.待瓶口处润湿的红色石蕊试纸变蓝，去掉发夹，用热毛巾捂住输液瓶。

实验现象：输液瓶内有红色的喷泉产生

原理分析：浓氨水与碱石灰快速反应生成氨气，氨气的密度比空气小，输液瓶中便可收集到氨气，待润湿的红色石蕊试纸变蓝时，输液瓶中集满氨气。气体受热膨胀，少量气体溶解在水中，使输液瓶中压强骤减，外界大气压便将矿泉水瓶中的水压入输液瓶内，形成红色的喷泉。

教学价值评析：

4.将注射器作为气体发生器使用，在传统的喷泉实验中引入了氨气的快速制备实验以及NH3的验满方法。

5.取材方便，仪器简洁，操作简单，现象明显。

二、SO2的性质实验

实验仪器：眼影盒（1个） 胶头滴管

实验药品：Na2SO3溶液 70%浓硫酸 NaOH溶液 酚酞 Br2水 品红 FeCl3溶液 KSCN溶液

实验过程：

1.洗净眼影盒，在盒子的小格子中加入下列物质a.3-5滴滴有酚酞的NaOH溶液 b. Br2水c.滴有KSCN的FeCl3溶液溶液 d.品红 e.紫色石蕊试液 。

2.在盒子的A区滴入几滴Na2SO3溶液和70%浓硫酸，立即盖上眼影盒盖。一段时间后观察现象。

实验现象：盒子的小格子处依次看到的现象是：a.溶液的红色变浅或是变为无色 b.溶液橙红色褪去 c.溶液颜色变浅 d.溶液变为无色 e.溶液变红

原理分析：Na2SO3溶液中滴加70%浓硫酸是实验室制SO2的方法，SO2是酸性氧化物，与NaOH溶液反应使其碱性减弱，使滴有酚酞的NaOH溶液颜色变浅，石蕊试液变红；SO2有还原性，与有氧化性的Br2 和Fe3+发生氧化还原反应而使其褪色；SO2与品红等有机色素化合生成不稳定的无色物质而使品红褪色。

教学价值评析：SO2使这些溶液褪色或是颜色变浅的现象同时观察到，在现象相似的视觉冲击下驱动学生去分析褪色的原因，一气呵成，较全面的学习了SO2的化学性质、制备方法以及尾气处理方法。[1]

设计评价分析：

3.优点

（1）眼影盒封闭性较好，加之盒内有氢氧化钠溶液，防止污染环境。

（2）实验清晰全面高效的呈现了SO2酸性氧化物的通性，还原性，漂白性的化学性质，以及制备方法和尾气处理方法。

4.缺点：

对SO2漂白性的实验只能看到褪色但是无法看到加热又会恢复原色的现象。

三、Fe在不同溶液中的电化学腐蚀

实验仪器：塑料输液瓶 注射器 酸奶勺子

实验药品：“袋鼠牌”暖宝宝 4mol/LHCl溶液 4mol/LNaCl溶液 KSCN溶液 新制氯水

实验过程：

注：所有的废弃物在实验开始前必须一干二净。

1.取一贴“暖宝宝”去包装，剪开一个小角，用酸奶勺子分别取3小勺黑色粉末送至2个塑料输液瓶底部，A瓶挤出瓶内的空气，使其变瘪；B瓶使其充滿空气。塞上塞子（确保气密性良好）。

2.用注射器在A中注入5ml4mol/LHCl溶液，B中注入5ml4mol/LNaCl溶液。

3.待有明显现象时，打开塞子，在两个试剂瓶中先滴入2-3滴KSCN溶液，观察现象；随后滴入适量新制氯水，观察现象。

实验现象：

A瓶：①.固体表面迅速产生气泡，瓶子逐渐鼓起来，恢复原形。用注射器收集气体移近酒精灯点燃检验为氢气。 ②.滴加KSCN溶液，无现象：滴加新制氯水后，溶液变为血红色。

B瓶：①.固体表面未看到气泡，瓶子变瘪。②.滴加KSCN溶液，无现象：滴加新制氯水后，溶液变为血红色。

原理分析：暖宝宝的主要成分是高活性，合适配比的铁粉，碳粉（其他辅助成分如食盐、蛭石、吸水性树脂等）[1]。A中盐酸提供了酸性环境加之覆盖在固体表面，有效的减少了氧气的干扰，促成了典型的析氢腐蚀的发生；B瓶中NaCl溶液提供的是中性环境，氧气要参与反应，是典型的吸氧腐蚀。

教学价值评析：直观的观察到铁在不同酸碱性溶液中的腐蚀现象，进而能正确分析不同溶液中腐蚀的类型。

设计评价分析：

4.用“暖宝宝”中的黑色粉末取代常规实验中的铁钉或是铁片，取材廉价，现象明显。

5.矿泉水瓶的变化更容易说明溶液酸碱性对铁的腐蚀类型有影响。

6. KSCN溶液和新制氯水很灵敏的检验了实验中有Fe2+生成，说明了铁确实有被腐蚀。

结语

以上实验仅仅是一些废弃物代替实验仪器的案例，当然还有一些废弃物可以作为药品来使用，比如厨房中的醋就可以代替实验中所需的酸，食品干燥剂可以作为气体干燥剂，废弃电池的碳棒可以作为胶体电泳实验，原电池实验，电解池实验的电极，锌皮可用来制备H2等等。

如果每个学生都能有自己的化学实验箱，那样的化学学习环境应该是我们所憧憬的。废弃物小巧便携，取材方便，节约环保这些优点显而易见，如能用废弃物来装备自己的小实验箱，使得化学实验不受时间和空间的限制，有利于提高学习化学的兴趣，有助于培养科学探究的能力。但是废弃物来代替实验仪器和实验药品，也有它的不严谨之处，比如注射器就很难达到恒容。显然废弃物在化学实验中的应用还有待于我们进一步去探索尝试！

参考文献

[1]高洁。金属的电化学腐蚀与防护[J].化学教育，2015（9）：28